[發明專利]一種電磁泵驅動液態金屬循環傳熱性能測試裝置

有效

• 申請號: 201110333622.2
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN103091355A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 肖翀;黃玉平;林晨;王春明;徐禎祥;師今卓
• 申請（專利權）人: 北京精密機電控制設備研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 李燁

技術領域

本發明涉及傳熱性能測量裝置，具體是一種液態金屬循環傳熱性能測試裝置。

背景技術

電磁泵驅動液態金屬傳熱是一種高效傳熱方式，通過不同設計可用于核反應堆傳熱、芯片冷卻、飛行器主動冷卻等諸多領域。有效測定電磁泵驅動液態金屬流動溫度、流量、壓力損失及電磁泵效率，是驗證和測評電磁泵驅動液態金屬傳熱系統的傳熱及傳熱控制性能的必要手段，是對電磁泵驅動液態金屬循環傳熱系統進行設計和優化的基礎。

目前對電磁泵驅動液態金屬傳熱尚未有精確測試裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電磁泵驅動液態金屬循環傳熱性能測試裝置，以驗證和測評電磁泵驅動液態金屬傳熱系統的傳熱及傳熱控制性能，并對電磁泵驅動液態金屬循環傳熱系統進行設計和優化。

本發明是這樣實現的：一種電磁泵驅動液態金屬循環傳熱性能測試裝置，其中，包括：電磁泵、可控電加熱器、載荷散熱器、注-排液裝置、膨脹補償裝置、測量傳感器、管路，管路實現上述各個部件的串聯，各部件中均含中空流道使液態金屬流通；

液態金屬流動的順序為：經注-排液裝置注入整個測試裝置，然后經過管路流動到可控電加熱器，經過可控電加熱器加熱后流至載荷散熱器，然后經過電磁泵回到注-排液裝置；

其中的測量傳感器包括：可控電加熱器前后分別布置的測溫一傳感器、測溫二傳感器，載荷散熱器前后分別布置的測溫三傳感器、測溫四傳感器，以及在載荷散熱器前后分別布置的測壓一傳感器、測壓二傳感器，電磁泵與注-排液裝置之間布置的測壓三傳感器，在電磁泵與注-排液裝置之間安裝的流量計；

可控電加熱器：選擇循環式電加熱方式；工作中低溫流體介質通過管道在壓力作用下進入其輸入口，沿著電加熱容器內部換熱流道，運用流體熱力學原理設計的路徑，帶走電熱元件工作中所產生的高溫熱能量，使被加熱介質溫度升高，電加熱器出口得到高溫介質；

載荷散熱器選擇液體或空氣強制冷卻方式；

注-排液裝置包括：注液槽、排氣閥和排液泵；

配閥門的注液槽用于存貯液態金屬，利用液態金屬自身重量將流體壓注入到上述管路中；排氣閥安裝在管路上，為氣-液聯動式閥門，利用浮子隨液面升降之力，聯動排氣裝置啟閉，達到自動排氣的目的；管路中的流體通過排氣閥時，氣體被收集到閥體內時，由于氣壓作用，閥體內液面下移，浮子隨之下降，其降至下限時，聯動杠桿系統，打開排氣閥閥口，向管道外放出帶壓氣體，結果因閥內壓力減小液面隨之上移，浮子上升，在彈簧彈力作用下，排氣口關閉；這樣氣體就不斷被收集、排放、再收集、再排放，完成管道系統的自動排氣過程；排液泵用于實現試驗后液態金屬的回收；排液泵安裝位置處于整個結構的最低點；

膨脹補償裝置為在管路中安裝的波紋管。

如上所述的一種電磁泵驅動液態金屬循環傳熱性能測試裝置，其中，載荷散熱器為在管路中設置的散熱片，以及冷風機。

如上所述的一種電磁泵驅動液態金屬循環傳熱性能測試裝置，其中，載荷散熱器兩端設置為拆卸接口。

本發明的優點是提出一種電磁泵驅動液態金屬循環傳熱性能測試裝置，能夠實現液態金屬的加熱、循環、溫度壓力檢測，并能夠補償液態金屬的熱脹冷縮，自動對液態金屬中的氣體進行排出，解決了電磁泵驅動液態金屬循環傳熱的性能測試問題。

附圖說明

圖1是電磁泵驅動液態金屬循環傳熱裝置結構示意圖；

圖2是加熱設備工作過程圖；

圖3是流體排注輔助機構。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明：

如圖1所示，一種電磁泵驅動液態金屬循環傳熱性能測試裝置，主要包括：電磁泵、可控電加熱器、載荷散熱器、注-排液裝置、膨脹補償裝置、測量傳感器、管路及接口六部分，各部件中均含中空流道使液態金屬流通，裝置整體采用工業通用的安全防護措施，防止高溫的液態金屬可能對人和設備帶來的損害。

其原理在于：

電磁泵驅動液態金屬在各部件和管路中循環流動，液態金屬在可控電加熱器處吸熱，通過流動將熱量傳遞至載荷散熱器處散出，循環過程通過溫度傳感器、壓力傳感器、流量計實時測量(同時測量可控電加熱器、電磁泵電流和電壓，以推算功率和效率)。

液態金屬流動的順序為：經注-排液及膨脹補償裝置注入整個測試裝置，然后經過管路流動到可控電加熱器，經過可控電加熱器加熱后流至載荷散熱器，然后經過電磁泵回到注-排液及膨脹補償裝置。